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1、 中山大学基础物理实验（） 课程实验记录 2014 年 10 月 14 日 Page 1 / 4 中山大学理工学院物理实验教学中心编制 实验实验 2.12.1 光电效应实验光电效应实验 学院：物理科学与工程技术学院专业：材料物理 年级： 2013 级 实验人员姓名、学号：郭祎帆 13341006 室温：27相对湿度：44% 一、测量普朗克常数 h 由实验数据可拟合出 U0-V 直线，求得斜率， k=4.181*10-15(V/Hz) 由 h=e k 得， h= 6.6988*10-34Js 普朗克常数公认值 h0= 6.62916*10-34Js 由相对误差计算公式可得， E=0.0105 0
2、 0 中山大学基础物理实验（） 课程实验记录 2014 年 10 月 14 日 Page 2 / 4 中山大学理工学院物理实验教学中心编制 二、测光电管的伏安特性曲线 由图可知，当 UAK不断增大时，I 不断增大，当 UAK达到 50V 时，I 趋于稳定， 当 =436nm 时，饱和电流 I=2.50*10-9A 当 =546nm 时，饱和电流 I=6.21*10-10A 当 =577nm 时，饱和电流 I=4.44*10-10A 由此推得，在入射光源通过相同光阑和相同距离的条件下，随着入射光波长增加（频率减小） ，光 电管饱和电流减小。 中山大学基础物理实验（） 课程实验记录 2014 年
3、10 月 14 日 Page 3 / 4 中山大学理工学院物理实验教学中心编制 同一谱线、同一光阑下，电流随 UAK增加逐渐达到饱和。 当 d=300mm 时，饱和电流 I=5.21*10-9 当 d=350mm 时，饱和电流 I=3.38*10-9 当 d=400mm 时，饱和电流 I=2.43*10-9 由图推得，在同一入射光源通过相同光阑的条件下，随着入射光源与光电管间距离增加，光电管饱 和电流减小。 因入射光强与距离的平方成反比，故以距离平方的倒数为横坐标，对应饱和电流为纵坐标，作出 图像，并拟合 1 2 拟合公式 f(x) = p1*x + p2，求得 p1 = 5.76e-10，p
4、2 =-1.228e-09，R-square= 0.9966 可知光电管饱和电流与入射光强成正比结论成立 中山大学基础物理实验（） 课程实验记录 2014 年 10 月 14 日 Page 4 / 4 中山大学理工学院物理实验教学中心编制 同一谱线、同一距离下，电流随 UAK增加逐渐达到饱和。 当光阑直径为 2mm 时，饱和电流 I=1.6*10-10 当光阑直径为 4mm 时，饱和电流 I=6.3*10-10 当光阑直径为 8mm 时，饱和电流 I=2.43*10-9 由图推得，在同一入射光源在相同距离的条件下，随着光阑直径增加，光电管饱和电流增大。 光强与光阑面积成正比，即与光阑半径的平方
5、成正比。以光阑半径平方为横坐标，相应饱和电流为 纵坐标作 I-r2图并拟合 拟合公式 f(x) = p1*x + p2，求得 p1 = 1.51e-10，p2 = 1.667e-11，R-square= 0.9999 因此光电管饱和光电流与入射光强成正比结论成立。 中山大学基础物理实验（） 课程实验记录 2014 年 10 月 14 日 Page 5 / 4 中山大学理工学院物理实验教学中心编制 思考题 1. 截止电压的物理意义是什么？ 在本实验中，用一定频率的光照射入光电管，就有电子吸收光子的能量从金属表面逸出，从而 形成光电流。如果对逸出电子施加反向电压电子的动能便会减小，随着反向电压的增
6、大，电子打在 光屏上时的电压便会减小，当电子正好无法打在光屏上时所对应的电压即为截止电压。 2. 实验仪选择不同的电流灵敏度（即不同的电流测量档）是否会影响普朗克常数的测量结果？ 在本实验中，普朗克常数是通过拟合截止电压与入射光频率的数据点通过拟合直线斜率计算出 普朗克常数的。实验仪选择不同的电流灵敏度并不影响截止电压的测量，但若电流的灵敏度过低可 能会导致无法读出准确的截止电压值而影响测得普朗克常数值的精度。 3. 光电管与光电池有什么区别？ 光电管是把光信号转换成电信号的装置。而光电池是把光能量转换成电能的装置。 4. 本实验最大的误差来源是什么？试提出一些减少实验误差的建议。 本实验最大的误差来源是反向电流的存在。由于阳极上也往往溅有少量阴极材料，受光照射时 也发射光电子，此外，阴极电子也可能被阳极反射。这样，在反向电压作用下，使从阳极来的电子 受到加速作用形成反向电流。由于它的存在抵消了一部分反向电流，使得 IU 关系曲线的电流零 点不是阴极电流为零，而是阴极电流与阳极电流的代数和为零，则该点对应的电压值不是截止电压。 为尽量消除误差实验中在光电管前加一孔径较小的光阑，其直径大小以能使得光能有效地通过 它照射到阴极，而又能完全屏蔽照射到阳极上的光线，并选取最佳距离（S=35.0cm）
